使用跨学科工具找到治愈人类疱疹病毒

人类疱疹病毒,通常被称为单纯疱疹病毒1和2(1型单纯疱疹病毒和HSV-2),就是这样的朋友最终崩溃在你的沙发上,从未离开。

大部分时间他潜伏在后台,相对无害的但恼人的想到他的存在。但偶尔他走出阴影,最终在厨房里吃饭),不请自来的,自然要为自己的东西。后来他和一个完美的时间中断一个亲密的时刻,不合时宜的敲你的房门;随着时间的拖延,他通常战利品你的好时光,管理无处不在,你希望他不会在错误的时候。

但与你couch-crashing“朋友”,你不能把疱疹在街上和做。

而更糟的是,美国疾病控制和预防中心估计,仅在美国,疱疹感染超过四分之三的每年一百万人。

玛利亚Szpara,宾夕法尼亚州立大学的生物化学和分子生物学助理教授和研究员的哈克研究院生命科学,旨在找到治愈这种疾病。

“疱疹单纯形病毒类型1世界各地非常普遍,”她说。“大约70%的成年人有血清阳性,这意味着他们已经暴露的迹象病毒在他们的血液中,一小部分的人遭受唇疱疹或生殖器sores-depending introduction-periodically的在网站上一辈子。”

除了一个简单的、周期性的烦恼,疱疹有时展品hypervirulence:运行在宿主并导致失明,无菌性脑膜炎(的炎症保护覆盖大脑和脊髓的膜),或脑炎()的脑部肿胀。后两个条件可以是致命的。

事实上,1型单纯疱疹病毒感染的主要原因是失明的主要原因是在美国和零星的,致命的脑炎。因为当前可用的药物治疗HSV只治疗病毒的活跃,复制阶段和相关症状(例如,口腔和生殖器溃疡),他们并不影响其在神经元延迟,这是允许疱疹感染宿主的生命。

“在极少数情况下,我们不了解的原因,该病毒可以进展到中枢神经系统,导致脑炎、“Szpara说,他也是一个生物信息学和基因组学研究生课程的教员。“因为我们不知道为什么会发生,我们无法预测它,我们不能阻止它。现在,感染是永久性的,这就是最大的公共卫生问题围绕herpes-it是个危险的病毒,它不是良性的,不友好的,和感染永远不会消失。”

跨学科的方法

在她的事业早期,Szpara(发音如小songbird,但以一个“啊”,而不是一个“哦”)已经领先人类疱疹病毒的方式在几个重要领域的研究。

虽然神经生物学和病毒学家通过训练,Szpara率先使用比较基因组学分析HSV-variation的变化,关键是理解基因毒性,最终开发一种疫苗或治愈病毒。

“我们解决问题的方式引起的疱疹病毒是通过理解在神经元,“Szpara说。“那东西你看到在你的皮肤是一个终端,病毒是跳槽进入下一个人。病毒隐藏的地方是在你的神经元,它不会杀死这些神经元会杀了你的皮肤细胞,但它使用你的神经元为基地。这就是我进来:病毒学家和神经生物学家比较基因组学的工具箱。

“作为一个神经生物学家,这是我的工作找出薄弱环节在神经元。如果我找不到它,那么我希望通过使用比较基因组学调查不同病毒循环以来不是每个人的病毒一样我们会找到一个薄弱环节。如果我们能找出是什么让一个病毒比另一个,我们也许能够找到一个方法来禁用那些真正致命的,也许我们会找到一个很弱,可用于免疫的人。”

博士后到现在

尽管普林斯顿大学从事博士后工作,Szpara介绍了使用高通量DNA测序领域,生产第一个二十年来新的HSV基因组序列。提供的原材料的第一个全基因组比较分析alpha-herpesviruses(疱疹病毒的类,包括1型单纯疱疹病毒和HSV-2),产生有价值的洞察疱疹病毒基因序列的多样性和蛋白质的编码能力。

在这些工作的基础上,Szpara应用相同的方法研究有关动物的疱疹病毒,假狂犬病病毒(减压阀),发现了几个关键基因特征导致拟就毒性和可变性。减压阀的多个疫苗株,其中包括最近被Szpara测序,作为模型为HSV疫苗开发。

与此同时,Szpara追求神经元如何应对病原体感染的问题。在小鼠模型的1型单纯疱疹病毒感染和减压阀,Szpara测量全基因组转录反应(转录是基因表达的过程中,第一步是使用病毒来完成他们的生命周期),并发现了超过2000个重要基因表达的变化。导致这些变化的病毒基因神经元基因表达与治疗现在可以有针对性的疫苗或治疗的发展。

宾夕法尼亚州立大学,Szpara专注于寻找原因人类疱疹病毒毒性观察到的范围,这是至关重要的发展与最大的疫苗或治疗功效。她也在考虑如何HSV感染和延迟影响主机神经元和邻近细胞,着眼于发现内在的神经功能和细胞防御机制,也可以为治疗提供目标阻止感染的进展。

”有两个方面我做什么,“Szpara解释道。”一个是试图了解疱疹病毒的生物神经元,并没有深入研究。另一部分的我所做的就是处理这种病毒的变化。使菌株感染的人一个不同的感染B吗?为什么人会感冒疮,和B让他们也许每五年一次?有什么区别吗?”

更好地理解人类疱疹病毒是如何工作和许多的病毒株,区别Szpara希望能够识别特定基因位点导致毒性。和转移的DNA序列片段发现HSV菌株之间在这些位点的例子中,插入一个候选基因从一种毒力更强应变的应变是少virulent-Szpara能够观察该基因的影响,体内小鼠模型和体外培养的神经元,并确认是否增加或减少毒性。

Szpara说,“在实验室里,我们有老鼠神经元,我们可以文化和人类神经元作为代理,我们可以使用它们来看看什么病毒的细胞生物学是在那些神经元和改变。我们可以看看那些神经元如何回应,我们可以试着找出如果回应真的强毒株不同于反应很弱的疱疹病毒。这可能是谜题的一部分,为什么疱疹病毒疫情是一个人比另一个更严重。”

Szpara的实验室也使用病毒基因组测序寻找这个谜题的其他部分。这项研究他们收集病毒株从不同的人,不同的网站,或极端情况下有不同的症状。这些病毒使用Illumina公司高通量测序研究,和生物信息学工具,检测不同菌株之间的差异。

“当我们比较这些菌株,“Szpara说,“我们试图理解什么在他们的基因内容引起他们在毒性不同。一旦我们做了,我们可以交换不同的地区,然后测试结果我们培养的神经元或动物模型像一只老鼠。如果我们能够准确地测试和证明这些事情,也许我们可以找到明确的应变软弱脆弱的方式使其成为一个好的,安全的候选疫苗。”